Question

Скільки енергії потрібно для повного розплавлення і перетворення в ПАР шматка льоду 2,5 кг, взятого за температури -20С ( питома теплоємність льоду 2100 Дж/кг*С, теплота плавлення 340 Дж/кг, питома теплота пароутворення води 23 кДж/кг)

Answer 1

Для розплавлення і перетворення в пар шматка льоду масою 2,5 кг, взятого за температури -20°C, нам знадобиться енергія. Щоб визначити цю енергію, ми можемо розділити процес на кілька кроків і обчислити енергію для кожного кроку окремо.

Крок 1: Підігрівання льоду до 0°C

Спочатку ми повинні нагріти шматок льоду з температури -20°C до 0°C. Це можна зробити, використовуючи формулу:

Q = m * c * ΔT,

де Q - енергія, m - маса, c - питома теплоємність, ΔT - зміна температури.

В нашому випадку, маса льоду m = 2,5 кг, питома теплоємність льоду c = 2100 Дж/(кг*°C), і зміна температури ΔT = 0°C - (-20°C) = 20°C.

Підставляючи значення, ми отримуємо:

Q1 = 2,5 кг * 2100 Дж/(кг*°C) * 20°C = 105000 Дж.

Таким чином, енергія, потрібна для підігрівання льоду до 0°C, становить 105000 Дж.

Крок 2: Плавлення льоду

Після підігрівання льоду до 0°C, ми повинні розтопити його. Це вимагає енергії, яка визначається формулою:

Q2 = m * L,

де Q2 - енергія, m - маса льоду, L - теплота плавлення.

В нашому випадку, маса льоду m = 2,5 кг, теплота плавлення L = 340 Дж/кг.

Підставляючи значення, ми отримуємо:

Q2 = 2,5 кг * 340 Дж/кг = 850 Дж.

Таким чином, енергія, потрібна для плавлення льоду, становить 850 Дж.

Крок 3: Перетворення в пар

Після плавлення льоду, ми повинні перетворити його в пар. Це також вимагає енергії, яка визначається формулою:

Q3 = m * c * ΔT,

де Q3 - енергія, m - маса, c - питома теплота пароутворення, ΔT - зміна температури.

В нашому випадку, маса льоду m = 2,5 кг, питома теплота пароутворення c = 23 кДж/кг, і зміна температури ΔT = 100°C.

Підставляючи значення, ми отримуємо:

Q3 = 2,5 кг * 23 кДж/кг * 100°C = 57500 кДж = 57500000 Дж.

Таким чином, енергія, потрібна для перетворення льоду в пар, становить 57500000 Дж.

Загальна енергія

Загальна енергія, необхідна для повного розплавлення і перетворення в пар шматка льоду масою 2,5 кг, становить:

Q = Q1 + Q2 + Q3 = 105000 Дж + 850 Дж + 57500000 Дж = 57609000 Дж.

Таким чином, для повного розплавлення і перетворення в пар шматка льоду масою 2,5 кг, взятого за температури -20°C, потрібно 57609000 Дж енергії.